基于物理的渲染算法有关 Unity3D 的概括研究 来说说基于物理的渲染。基于物理的渲染(PBR)近几年非常火爆。Unity 5, 虚幻引擎 4, 寒霜引擎, 甚至是 ThreeJS, 更多的游戏引擎在使用它。很多 3D 模型工作室在根据 Marmoset Toolbag 和 Allegorithmic Substance Suite等人气工具转换成 "PBR Pipeline"。现在没几个不熟悉管线的美术，但是了解管线在后台是怎么运行的，很少有引擎和美术知道。我这个指南分解（分析） PBR 渲染 (shading)，是想让初学者方便理解 PBR。让我们开始吧。 PBR的物理特征 在过去的 3 ~ 40 年，我们对周围世界的理解和科学上 / 数学上它是怎么运作的都有很多进步。而且这种理解在渲染技术领域也有了很大的发展。多位灵敏的研究者对光，视野，表面正常形态，然后这三个是怎么互相作用的有着深刻的结论。这种发展大部分是围绕 BRDF (双向反射率分布函数)和固有能量保存的想法为中心形成的。​如果想理解光和观测点跟Surface是怎么相互作用的，首先要理解Surface本身。光照射到完全光滑的表面几乎可以在表面形成完整的反射。光和我们叫做粗糙表面的东西相互作用的时候，他的反射不是类似的，这可以用微表面 (microfacets)的存在说明。 我们看物件的时候，要假设他的表面不是完全光滑的，而是用很小的面组成的。每个物件都是完整的 Specular reflection 。这个微表面(microfacets)通过光滑表面的法线，具有分布的法线。微表面法线的不同程度是根据表面粗糙度定的。表面越粗糙，高光损失的可能性就越大。所以粗糙的表面有更大更模糊的斑点。光滑的表面上，光的反射比之前更完整时可以压缩反射高光。 再回到 BRDF... 双向反射率分布函数 (Bridirectional Reflectance Distribution Function, BRDF)是说明表面反射率的函数。有各种 BRDF 模型 / 算法，其中大部分不是基于物理的算法。基于物理的 BRDF需要能量守恒。'能量守恒 (Energy Conservation)'是说从地表反射的总光量，比地表收到的总量少。表面反射的光不能比之前讨论的所有微表面相互作用前更强烈。... Continue Reading →

Original Topic from 그냥 그런 블로그 :: PBR Specular D 의 기하학적 의미 (tistory.com) This topic is a Chinese translation of the original text above. PBR Specular D的几何学含义 PBR( Physically Based Rendering )里成为大趋势的Cook-Torrance的Specular BRDF [1]定义如下: 这里面D函数是对于微表面(microfacet)的倾斜度的分布(Distribution)函数。本文档将对于本函数在几何学上的意义进行说明。 一个表面(surface)是由几个微表面构成，这是PBR理论的根本。而且构成表面的各微表面都有着不同的法线(normal)。另外微表面上发生了镜面反射(mirror reflection, 正反射)。 很多文档里面将这样的微表面的法线用m表示，也会用h表示。应该是microfacet normal和half vector的略写。那么图1里面表面和微表面的关系就显而易见了。 图1：由微表面构成的表面[2]. 微表面的法线用m来表示很容易理解，但是用h(half vector)来表示就有点费解了。Burley和Cook-Torrance [1, 3]一致记述了用半向量(half vector)来表现微表面的法线。 这里最好是用半向量的思路来理解这个含义。上面我们已经假设微表面能够镜面反射，现在我们来反过来看一下这个问题。 表面内，能够给我们展示镜面反射的、带有倾斜度的微表面究竟有多少呢？ 这就是我们要通过Specular D函数得到的值的本质。要看到图2最左边的微表面向我这个方向的镜面反射结果的话，需要怎样的倾斜度呢？这里的n是表面法线，m是微表面法线。 图2: 微表面样品 镜面反射是“入射角和反射角相同的反射”。因此像下图那样光的向量l和视图向量v的一半，即半向量(h)和微表面法线(m)一致的情况下，就会发生镜面反射。... Continue Reading →